電廠電力變壓器故障的診斷

摘 要：電廠電力變壓器作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它承擔(dān)著極為重要的任務(wù)，因此，電廠電力變壓器能否正常運行決定了電力系統(tǒng)整體的可靠性。一個電力系統(tǒng)能否安全、可靠優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行很大程度上取決于變壓器的電壓變換、電能分配和傳輸是否運轉(zhuǎn)良好。但由于電網(wǎng)的長期運行缺乏維修，變壓器的故障會不可避免的發(fā)生，這常常帶來整個電力網(wǎng)絡(luò)的巨大損失。加上諸如地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害的不可抗力影響，檢修、維護是遺留的問題和隱患，設(shè)備老化，這些都成為電廠電力變壓器發(fā)生故障的主要因素。同時電廠工作人員的素質(zhì)參差不齊，常常對業(yè)務(wù)不熟練，甚至違章作業(yè)，以至于事故擴大蔓延，危及整個電網(wǎng)的運行。本文將對電廠電力變壓器常發(fā)現(xiàn)的故障進行逐一診斷，探尋它們的處理方法，并結(jié)合相關(guān)案例，對重點問題進行重點分析。

關(guān)鍵詞：電廠；電力變壓器；故障診斷；問題分析

電廠電力變壓器是電廠增加、減壓能量變換的核心，它承載這千萬家庭和各種行業(yè)的電力能否順利運行的責(zé)任。 隨著超、特高壓的變電技術(shù)發(fā)展，我國電廠電網(wǎng)的容量和覆蓋率大大增加，一旦出現(xiàn)故障會給企業(yè)和個人造成難以彌補的重大影響和危害。降低電廠電力變壓器故障率，提高它的運行可靠性，及時對老舊的電廠電力變壓器進行檢測維修，對提高整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性有著非比尋常影響。同時，我們應(yīng)勤加歸納總結(jié)，及時發(fā)現(xiàn)問題、排除故障，保障電力設(shè)備和電廠電網(wǎng)的安全運轉(zhuǎn)。

1電力變壓器的用途及分類

1.1電力變壓器的用途

在當(dāng)代工業(yè)發(fā)達的社會中，各類工廠基本以電力為主要能源，而發(fā)電廠往往處于城市邊緣地帶，距工廠等用電區(qū)域很遠，這時就需要用到電廠電力變壓器進行遠距離傳輸。功率恒定，電壓越高，電流越小，電損失率和電流平方成正比。所以要想降低電廠電力運輸線損率，除了在電線材料上置換外，更多的是將電廠電力電壓提高至超高電壓或特高電壓，以降低電流，降低線損率，從而完成高效的電力運輸。目前制造高電壓的發(fā)電機在技術(shù)上并不成熟，這就需要運用專門進行變壓的設(shè)備，這種設(shè)備稱作電廠電力變壓器。在傳輸至輸電點后，受電端又需要進行降壓以供使用。由此可知，電廠電力變壓器是一種經(jīng)過電力在經(jīng)過電廠至受電端的減損運輸手段，在我國國家電網(wǎng)中，電廠電力變壓器的地位十分重要，所需量大、質(zhì)量高、性能好、運行安全可靠。

1.2電廠電力變壓器的分類

（1）按結(jié)構(gòu)分，我們可以將其分為：單項、三相和多相變壓器；

（2）按冷卻介質(zhì)分，我們可以將其分為：液（油）浸變壓器、干式變壓器和充氣變壓器；

（3）按冷卻方式分，我們可以將其分為：風(fēng)冷式、水冷式、水內(nèi)冷式、自然冷式和強迫油循環(huán)風(fēng)（水）冷式；

（4）按線圈數(shù)量分，我們可以將其分為：雙繞組變壓器、三饒組變壓器和自耦變壓器；

（5）按導(dǎo)電材質(zhì)分，我們可以將其分為：半銅半鋁變壓器、銅線變壓器、鋁線變壓器和超導(dǎo)變壓器；

（6）按調(diào)壓式分，我們可以將其分為：有載調(diào)壓變壓器和無勵磁調(diào)壓變壓器；

（7）按中性點絕緣水平分類，我們可以將其分為：半絕緣（分級絕緣）變壓器和全絕緣變壓器；

（8）按鐵心型式分，我們可將其分為：輻射式變壓器、殼使變壓器和有心式變壓器；

（9）按用途分，我們可以將其分為：特種變壓器（電爐變壓器、整流變壓器、工頻試驗變壓器、調(diào)壓器、礦用變壓器、沖擊變壓器、電抗器和互感器等）和電力變壓器。

在國家電力網(wǎng)絡(luò)中，將水力、火力、風(fēng)力以及各種形式的電力在電廠發(fā)電機中將電壓升高的變壓器稱為升壓變壓器；在電力經(jīng)過電網(wǎng)到達受電端時需要進行降壓處理的變壓器稱為降壓變壓器；降低電壓至工作電壓的變壓器稱為配電變壓器；聯(lián)絡(luò)兩種電壓的變壓器稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；配電前各級變壓器的總稱為輸電變壓器。

2電廠電力變壓器故障診斷技術(shù)分析

2.1電廠電力變壓器油中溶解氣體分析

根據(jù)國家規(guī)范，電廠電力變壓器油中溶解氣體中，總烴注意值為150μL/L，正常極限值為150μL/L；乙炔注意值為5μL/L，正常極限值為5μL/L；氫氣注意值為150μL/L，正常極限值為150μL/L。通過比較所測值與注意值、極限值比較可以分析電廠電力變壓器內(nèi)部是否存在問題。判斷出問題后可以根據(jù)氣體產(chǎn)生速率進行進一步判斷，并對故障部位定位，通過DGA作出分析。電廠電力變壓器故障一般有以下五種：

（1）產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，主要成分為H2、CH4，氣體整體特征為總烴含量較低，H2>100μL/L，CH4含量占主要成分，故障可能發(fā)生部位為繞組局部放電，分接開關(guān)觸電局部放電；

（2）產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象，主要成分為H2，氣體整體特征為總烴含量較低，C2H2含量>10μL/L，H2含量較高，故障可能發(fā)生部位為分接開關(guān)接觸不良，絕緣不良；

（3）產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象，主要成分為H2、C2H2，氣體整體特征為總烴含量高，C2H2含量高同時屬于總烴主要成分，H2含量高，故障可能發(fā)生部位為繞組短路，分接開關(guān)閃絡(luò)，弧光短路；

（4）產(chǎn)生一般過熱現(xiàn)象，主要成分為CH4、C2H6，氣體整體特征為總烴含量較高，C2H2含量<5μL/L，故障可能發(fā)生部位為導(dǎo)體過熱，分接開關(guān)故障；

（5）產(chǎn)生嚴重過熱現(xiàn)象，主要成分為CH4、C2H6，氣體整體特征為總烴含量高，C2H2含量>5μL/L但不屬于主要成分，故障可能發(fā)生部位為，金屬導(dǎo)體溫度超過1000°C以上。

以上五種現(xiàn)象和特征有助于我們判斷電廠電力變壓器故障分布情況和分布區(qū)域，對電廠電力變壓器作出定性分析。作出定性分析后還應(yīng)對其進行內(nèi)部特征分析，理清各因素的關(guān)系，才能通過三比值法對電廠電力變壓器故障作出正確判斷，成功分析出電廠電力變壓器的故障。三比值法如下：

（1）特征氣體比值<0.1時，壁紙范圍編碼C2H2/C2H4為0、CH4/H2為1、C2H4/C2H6為0，說明無；

（2）特征氣體比值≥0.1～<1時，壁紙范圍編碼C2H2/C2H4為1、CH4/H2為0、C2H4/C2H6為0，說明C2H2/C2H4=1～3時，編碼為1；

（3）特征氣體比值≥1～<3時，壁紙范圍編碼C2H2/C2H4為1、CH4/H2為2、C2H4/C2H6為1，說明CH4/H2=1～3時，編碼為2；

（4）特征氣體比值≥3時，壁紙范圍編碼C2H2/C2H4為2、CH4/H2為2、C2H4/C2H6為2，說明C2H4/C2H6=1～3時，編碼為1。

2.2電廠電力變壓器故障紅外診斷法

隨著時代的發(fā)展，我國的光電技術(shù)取得飛速的進展，利用紅外線的紅外診斷法可以快速無傷的診斷出電廠電力變壓器的內(nèi)部情況，并結(jié)合探測結(jié)果分析可以準(zhǔn)確得出，電廠電力變壓器的受損情況。紅外線波長與物體溫度關(guān)系如下：

（1）類型為近紅外線，峰值波長范圍為0.8～3μm，溫度在3500～690°C；

（2）類型為中紅外線，峰值波長范圍為3～6μm，溫度在690～200°C；

（3）類型為遠紅外線，峰值波長范圍為6～15μm，溫度在200～80°C；

（4）類型為極遠紅外線，峰值波長范圍為15～1000μm，溫度在80～-270°C；

參考文獻：

[1]梁媛.火電廠電力變壓器的故障診斷技術(shù)及方法[J].工程技術(shù)：文摘版 2016（10）， 00318-00318.

[2]李德成.電廠變壓器常見故障診斷及處理對策的討論[J].低碳世界 2013（24）， 94-95.

作者簡介：

王志超（1983.6）男，長春工程學(xué)院 ，電氣工程專業(yè)，本科，主要從事電氣專業(yè)管理工作